Secado mecánico de fangos: comparación de las tecnologías disponibles
- 1. Producción de fangos en plantas de tratamiento de aguas
- 2. Secado mecánico de fangos
- 3 .Tecnologías para el secado mecánico de fangos
- 3.1. Centrifugación
- 3.2. Filtros banda
- 3.3 Filtros prensa
- 3.4. Prensas de tornillo
- 4. Conclusión
1. Producción de fangos en plantas de tratamiento de aguas
Las aguas residuales, tanto de origen industrial como de vertidos urbanos, acostumbran a presentar elevados contenidos de sólidos suspendidos arrastrados por los vertidos, que, o bien se producen por reacciones químicas (precipitados), o aparecen en los tratamientos biológicos (fangos en exceso), procedentes de la digestión de la materia orgánica (DBO) presente.
Pretratamiento
Los procesos de pretratamiento de efluentes incluyen simples cribas y tamices para los sólidos de mayor tamaño. Estos procesos elementales permiten:
- Eliminar problemas de atascamiento en circuitos o grupos de bombeo y, en determinados casos, recuperar materias primas o restos de productos procedentes de lavados y fugas.
- Reducción de los materiales biodegradables que, al ser separados al inicio del proceso, permiten simplificar y reducir el tamaño y los costes de explotación de las siguientes etapas de la planta de tratamiento del agua residual.
Fangos primarios
Los sólidos suspendidos de tamaño pequeño, e incluso en forma coloidal, que escapan de los sistemas de pretratamiento, deben ser separados para optimizar las etapas de depuración posteriores.
Los procesos más habituales en esta etapa son:
- Tratamiento fisicoquímico mediante reactivos adecuados (neutralización, coagulación/ floculación)
- Técnicas de separación por clarificación, entre las que destacan la decantación y la flotación por aire disuelto, siendo la segunda la más eficiente al reducir notablemente el volumen de los fangos separados, y separar una cantidad de sólidos, aceites y grasas muy superior a la obtenida en una simple sedimentación.
Los fangos primarios son habitualmente más consistentes y fáciles de secar que los secundarios.
Fangos secundarios
Los fangos secundarios aparecen en las etapas de digestión de la materia orgánica mediante tratamientos biológicos aerobios o anaerobios. Las bacterias utilizadas en un reactor biológico desarrollan su ciclo vital en un medio (licor mixto) que se mantiene en unas condiciones adecuadas para su supervivencia (concentración, O2, temperatura) dentro de los reactores biológicos. El resultado son aguas depuradas y masas de bacterias de las que se purga una parte que son los fangos en exceso, los cuales son extraídos por clarificación (sistemas DAF) para su evacuación.
Tratamiento de los fangos separados
En función del destino de los fangos, se procede a su concentración para facilitar su posterior manipulación y transporte.
Cuando el fango contiene sólidos suspendidos con valor comercial, se recomienda su deshidratación hasta altos contenidos de materia seca mediante tratamientos térmicos, capaces de alcanzar niveles de sequedad muy elevados (≥ 90 %). Este mismo proceso es aplicable a fangos altamente contaminantes, cuyo volumen debe reducirse al mínimo antes de su envío a vertederos especiales, donde los costes de gestión son significativamente elevados.
La mayor parte de los fangos procedentes de las aguas residuales se destinan a vertederos estándar, donde los lodos se seleccionan mediante criterios como su composición, estabilidad y concentración (≥30% de materia seca). En estos casos, el secado mecánico de fangos es la opción más eficiente.
2. Secado mecánico de fangos
El secado mecánico es un proceso físico mediante el cual se separa el agua libre y parte del agua ligada del fango mediante la aplicación de medios mecánicos.
Los equipos más utilizados en el tratamiento de aguas residuales son:
- Decantadores Centrífugos
- Filtros banda
- Filtros prensa
- Prensas de tornillo
Son equipos robustos y de operación sencilla con un consumo energético moderado.
Estos sistemas permiten alcanzar contenidos de materia seca de entre el 18% y el 40%, en función del tipo de fango, de su acondicionamiento químico y de la tecnología empleada.
El fango a tratar deberá disponer de un contenido mínimo de materia seca de entre un 3% y un 5 % para poder ser gestionado mediante secado mecánico. La flotación por aire disuelto (DAF) alcanza estos valores de forma habitual, lo que permite prescindir de procesos de concentración previa como los espesadores de fangos.
Acondicionamiento químico
Para maximizar la eficiencia del secado mecánico, el fango se somete previamente a un acondicionamiento con sustancias coagulantes y floculantes. Este tratamiento facilita la liberación del agua intersticial y aumenta el rendimiento del equipo, reduciendo además el desgaste mecánico y el consumo energético.
La correcta selección de estos reactivos y su dosificación es un factor determinante tanto en la calidad del fango seco como en los costes de explotación (OPEX).
Los principales reactivos que se utilizan son los siguientes:
- Floculantes (los más habituales). Se emplean polímeros orgánicos que pueden ser catiónicos, aniónicos y no iónicos.
- Coagulantes (FeCl3, Al2(SO4)3, PAC y FeSO4) neutralizan la polaridad y mejoran el funcionamiento de los floculantes.
- Cal (CaO, o Ca (OH)2). Permite aumentar la concentración y filtrabilidad del lodo y lo estabiliza, pero tiene como inconvenientes que incrementa la producción de fangos y tiene efecto abrasivo.
- Materiales especiales. Como la celulosa, diatomeas, perlita. Estos tipos son específicos para la industria química.
Ventajas técnico-económicas
Desde un punto de vista técnico, el secado mecánico de fangos ofrece numerosas ventajas, como la reducción del volumen hasta los niveles admisibles para su gestión en vertederos, o para su reutilización en compostaje. Los costes de transporte, manipulación y energía suelen ser moderados.
Aplicaciones habituales
El secado mecánico es aplicable en:
- Estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas: tratamiento de lodos biológicos, fisicoquímicos o mixtos.
- Efluentes industriales:
- Industria química y farmacéutica.
- Industrias agroalimentarias (mataderos, lácteas, conserveras) y bebidas.
- Minería.
- Industria cerámica
- Industria papelera.
- Instalaciones que preparan el fango para valorización energética, compostaje o eliminación en vertedero.
- Otras actividades como curtidurías, lavanderías industriales, aserraderos de mármol, etc.
LINEA DE FANGOS TIPICA DE UNA EDAR
El secado mecánico de fangos es un proceso eficiente, sostenible y económicamente competitivo. Su correcta implantación permite cumplir con la normativa ambiental y mejorar de forma notable la rentabilidad global de la instalación.
3. Tecnologías para el secado mecánico de fangos
El secado mecánico de fangos incluye un conjunto de tecnologías de separación sólido-líquido cuyo objetivo es reducir el contenido de agua presente en el lodo mediante la aplicación de soluciones mecánicas. La elección del proceso más adecuado depende de la naturaleza del fango, los caudales a tratar, el grado de sequedad requerido y los costes de inversión y explotación.
3.1 Centrifugación
La centrifugación es un proceso basado en la separación de las fases sólida y líquida mediante la aplicación de fuerza centrífuga, que es generada por un tambor rotativo que gira a elevada velocidad (4.000 – 6.000 rpm). Es un proceso continuo en el que el fango acondicionado previamente con polímero se introduce en el cuerpo del decantador centrífugo, separándose el sólido en la zona central por diferencia de densidades.
Aplicaciones habituales
- EDAR urbanas con funcionamiento continuo.
- Instalaciones con variaciones de caudal y carga.
- Plantas con elevado grado de automatización.
Ventajas
- Diseño compacto
- Alta disponibilidad operativa
- Fácil integración con líneas existentes
Desventajas
- Reducido grado de sequedad en los fangos (20 – 28% materia seca)
- Desgaste mecánico
- Contaminación acústica (≥80 dB (A)
- Elevado consumo energético (20–40 kWh/t MS)
3.2. Filtros banda
Tecnología de funcionamiento continuo en la que el prensado del fango se lleva a cabo entre bandas filtrantes que se tensan mediante un grupo compresor neumático central. Estas telas filtrantes se desplazan comprimiendo el fango entre unos rodillos que lo hacen avanzar a medida que lo van deshidratando por drenaje.
El acondicionamiento previo del lodo se efectúa con productos floculantes específicos, especialmente polielectrolitos.
Aplicaciones habituales
- Grandes caudales en EDAR urbanas
- Fangos biológicos estabilizados
- Baja exigencia en la concentración del fango deshidratado
Ventajas
- Tecnología robusta y probada
- Consumo energético (5–10 kWh/t MS) y costes de mantenimiento moderados
- Costes instalación (CAPEX) asumibles
Desventajas
- Reducido grado de sequedad en los fangos (18 – 25% materia seca)
- Consumo elevado de agua para el lavado de telas
- Filtrados turbios
- Malos olores
- Sensible ante desequilibrios puntuales del acondicionamiento del fango
- Amplio espacio ocupado
3.3 Filtros prensa
La deshidratación se realiza por filtración a alta presión en cámaras cerradas, que están formadas por placas con telas filtrantes. El proceso es discontinuo y alcanza elevados niveles de sequedad. El tipo de filtro prensa más utilizado es el de placas y marcos / membrana.
El acondicionamiento previo del fango se realiza con la adición controlada de coagulantes, floculantes, y en muchas ocasiones con cal, pues se aprovecha su robustez y resistencia para incrementar la concentración y consistencia de las tortas deshidratadas.
Aplicaciones habituales
- Fangos industriales
- Fangos que ofrecen resistencia a su deshidratación
- Se busca máxima reducción de volumen en los fangos
Ventajas
- Alta sequedad final (35 – 40% materia seca)
- Poca superficie requerida
- Excelente clarificación del filtrado
- Moderado consumo energético (3–8 kWh/t MS)
Desventajas
- Régimen discontinuo
- Requiere supervisión y mantenimiento, aunque es automatizable
- Coste de instalación (CAPEX) elevado
- Necesita del lavado de las telas
- Riesgo por altas presiones
3.4. Prensas de tornillo
Proceso continuo en el que el fango es comprimido de forma progresiva mediante un tornillo sinfín alojado en un tambor filtrante. La presión aumenta gradualmente, permitiendo una separación continua y controlada. Para el acondicionamiento del fango se suelen utilizan sustancias floculantes.
Aplicaciones habituales
- Fangos biológicos y mixtos.
- Producciones de fangos pequeñas y medianas.
- Aplicaciones industriales específicas
- Prefiltrado
Ventajas
- Operación sencilla y estable.
- Bajo consumo eléctrico (3–6 kWh/t MS)
- Mantenimiento sencillo
- Escasa contaminación acústica
- Coste de instalación reducido
- Espacio ocupado reducido
Desventajas
- Bajo grado de sequedad en los fangos (18 – 25% MS)
- Desgaste de anillos y tornillo
- Lavado continuo (consumo de agua)
- Problemas con grasas y fibras
COMPARATIVO DE TÉCNICAS DE SECADO MECÁNICO DE FANGOS
| Tecnología | % MS | CAPEX | OPEX | diferencial principal |
| Centrífuga | 20–28 | Medio/Alto | Medio/Alto | Funcionamiento continuo, flexibilidad y automatización |
| Filtro banda | 18–25 | Medio | Medio | Funcionamiento continuo, grandes caudales |
| Filtro prensa | 30–40 | Alto | Bajo/Medio | Funcionamiento discontinuo, máxima sequedad |
| Prensa de tornillo | 18–25 | Medio/Bajo | Bajo | Funcionamiento continuo, bajo consumo y simplicidad |
3. Conclusión
La depuración de aguas residuales genera fangos que deben transformarse en residuos sólidos y estables para su manipulación y gestión. Las administraciones regulan su depósito en función de su composición y sequedad.
Las plantas de tratamiento de efluentes suelen incorporar sistemas de secado de fangos a fin de cumplir estos requisitos. Algunas industrias, en lugar de disponer estas instalaciones, optan por enviar sus residuos líquidos a gestores externos, lo que, si bien no representa coste de instalación ni mantenimiento, sí que implica un mayor coste por tonelada tratada de lodos.
Los procesos de secado mecánico de fangos ofrecen soluciones adaptables a cada escenario operativo, desde EDAR urbanas hasta aplicaciones industriales complejas. La correcta selección de la tecnología permite optimizar el balance entre inversión, costes operativos, sequedad alcanzada y destino final del fango, constituyendo una etapa clave en la gestión eficiente y sostenible de lodos.
Bibliografía y consultas.
Tratamiento y depuración de las aguas residuales (Metcalf – Eddy). Ed. Labor
Filtros prensa de traslado lateral para deshidratación de lodos